机床与刀具认知实验报告

《机床与刀具认知》实验报告

2014011673 航41 罗毅晗

一、试验目的：

1、了解数控机床的组成与特点；

2、了解典型表面（外圆、内孔、平面）加工方法及所采用的刀具；

3、加深对车刀几何形状与参数、刀具角度参考坐标参考系的认识；

4、了解切削力的测量方法及切削参数对切削力影响的规律。

二、试验内容：

1、参观典型机床；

2、参观典型表面（外圆、内孔、平面）加工刀具；

3、车刀几何角度的测量。

三、课后题及总结：

1、从展示的四台德玛吉数控机床中任选一台进行详细分析：

选择如图所示的ULTRASONIC 50超声加工机床

（1）分析该机床的所有运动，并以某一典型表面加工为对象，分析主运动和进给运动：

该机床为五轴式机床（X、Y、Z、B、C），采用三轴联动（X、Y、Z）。因此该机床可以实现XYZ三个轴方向上的直线运动，绕Y、Z两个轴旋转的旋转运动。并且还能实现XYZ三个方向上的协同运动。以切削加工中的钻孔为例。给机床

换上钻头，则主运动是钻头绕自身轴的旋转运动，进给运动是钻头沿Z轴方向的运动。

（2）分析该机床可加工的表面范围：

由于采用了金刚石刀具以及采用了超声技术，因此ULTRASONIC 50超声加工机床可以加工很多传统加工工艺难切削材料的机加工。ULTRASONIC 50超声加工机床可以同时进行超声加工和传统铣削加工，特别适合加工光学玻璃、陶瓷、宝石、半导体硅、硬质合金等超硬脆性材料的高效高质量加工。

2、从刀具区任选一种刀具进行详细分析：

（1）该刀具可加工的表面类型：

以山高钻削刀具为例。由于山高刀具采用了整体硬质合金钻头，可以提供最先进的硬质合金、镀层和几何角度的组合技术，因此可以多种材料的钻削加工。典型的加工表面有铸铁、有色金属及其合金、碳素钢以及合金钢的加工。对于硬度不那么高、韧性较好的硬质合金钻头，还可以加工高温合金、高锰钢以及不锈钢等难加工材料的加工。

3、总结切削力的测量方法和切削力三个方向分力的特点，分析切削参数对切削力的影响：

（1）切削力的测量方法：

可以采用测力仪进行切削力的测量。测力仪包括压电式和应变式两种。

压电式测力仪利用的是压电传感器，压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。压电传感器主要利用压电效应进行力的测量，所谓压电效应是指在缺少对称中心的晶态物质中，由电极化强度产生与电场强度成线性关系的机械变形和反之由机械变形产生电极化强度的现象。也就是说可以利用压电效应将材料上作用的机械力转化为电信号，由此完成对机械力的测量。

应变式测力仪则是利用电阻应变片来进行力的测量。在测量力时，将电阻应变片贴在待测表面上，则待测表面的应变变化则能通过应变片转换成为一种电信号。利用该电信号则能完成对力的测量。应变式测力仪主要能测的是待测件的内部应力。

（2）切削力分力的特点：

切削力有三个分力，有主切削力Fc、切深抗力Fp、进给抗力Ff。它们的特

点分别为：

主切削力Fc ：垂直于几面，与切削速度vc 的方向一致，又称为切向力。 切深抗力Fp ：在基面内，并与进给方向相垂直。 进给抗力Ff ：在基面内，并与进给方向相平行。 （3）切削参数对切削力的影响规律：

切削力通常是以切深ap 和进给量f 为变量的幂函数，其形式为：

0.84c 1640Fc Fc c x y F p p F C a f a f ==

其余几个方向的切削力的形式类似。可见影响切削力大小的主要因素是切深ap 和进给量f 。

其次，工件材料的强度、硬度越高，切削力越大；强度、硬度相近的材料，若其塑性越大，则切削变形越大，切削力也越大。工件材料对切削力的影响反应在系数CFc 中。

4、车刀的几何角度的测量结果： （1）外圆车刀：

（2）切断刀：

5、实验小结：

在金工实习的时候就参观过车床，但当时对于刀具的了解不如现在透彻，因

此仅仅会用，不知道相关的知识，这次实验以后，我对切削过程有了更深入的了解，也对刀具的几何角度有了更直观的认识。纸上谈来终觉浅，没有实际测量过刀具，对刀具角度的认识还不是很直观，这次之后就有了一个具体的模型在脑海里。感谢老师带我们进行了一次这么有意义的实验。